CN115624167A - 一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物的制备方法，属于淀粉加工技术领域，包括以下步骤：将大豆分离蛋白分散溶解在去离子水中，碱液调节pH至7‑8，搅拌1‑60min，低温高速离心，上清液过0.45μm滤膜，得到溶液A，加入溶菌酶纤维，封闭后进行热处理，热处理完成后在冰水浴中冷却，得到蛋白溶液，将所述蛋白溶液与糊化的马铃薯淀粉混合，或与马铃薯淀粉共糊化，冷却后冻干、粉磨制得；本发明通过复合大豆分离蛋白聚集体，调节复合物组分及加工条件，改变淀粉的多层次结构，制备的淀粉‑大豆蛋白复合物的慢消化淀粉和抗性淀粉含量显著提升。
Description
技术领域
本发明涉及淀粉加工技术领域，具体涉及一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物及其制备方法。
背景技术
抗性淀粉(Resistant starch)是指淀粉中不能被健康人体小肠吸收和消化的部分，但能够在大肠中发酵产生大量对人体有益的短链脂肪酸。相较于普通淀粉，抗性淀粉在体内消化缓慢，因此在降低餐后血糖水平方面具有重要作用，有助于改善和预防糖尿病、肥胖症等多种疾病。抗性淀粉凭借其独特的生理功效逐渐成为近年来的研究热点。
抗性淀粉进一步可分为5类：RS1、RS2、RS3、RS4和RS5。RS1是指被细胞壁或其它组织包裹从而不能被淀粉酶消化的淀粉。RS2是指结构紧密且相对脱水的天然淀粉颗粒。RS3指糊化后冷却回生的淀粉。RS4一般指经过化学修饰产生新的化学键来改变淀粉的分子结构，从而增加对淀粉水解酶的抗性。RS5是一类新型的抗性淀粉，是指直链淀粉和脂类形成的复合物。抗性淀粉的形成受淀粉自身特性的影响，如：淀粉颗粒大小、晶体结构、直链淀粉含量、链长分布等因素。同时，抗性淀粉的形成也受胚乳中其它组分(蛋白质、脂类和糖)以及加工和储藏条件的影响。
马铃薯是世界第三大食用作物，生的马铃薯淀粉中抗性淀粉(Resistant starch，RS)含量丰富，但经蒸煮后其快消化淀粉(Rapidly digestible starch，RDS)显著升高，属于高GI食品。文献报道过多地摄食马铃薯及其产品可能与慢性疾病及代谢疾病风险相关。因此，降低马铃薯淀粉及其产品的消化性，对丰富马铃薯主粮化产品种类及实现更大的经济效益至关重要。
当前抗消化淀粉的制备主要还是以高直链淀粉为原料，采用反复凝沉、湿热加工处理，存在工艺复杂、成本高、产率低的问题，而普通淀粉通过酶法脱支、挤压、高压均质等方式与脂质复合而形成RS5则存在复合率低、抗性不高、装备要求特殊等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物及其制备方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将大豆分离蛋白分散溶解在去离子水中，碱液调节pH至7-8，搅拌1-60min，低温高速离心，上清液过0.45μm滤膜，得到溶液A，加入溶菌酶纤维，封闭后在70-90℃水浴下保温热处理1-24h，热处理完成后在冰水浴中冷却，得到蛋白溶液，冷藏备用；
(2)将所述蛋白溶液与糊化的马铃薯淀粉混合，或与马铃薯淀粉共糊化，冷却后冻干、粉磨制得。
优选的，所述大豆分离蛋白的溶解浓度为10-20mg/mL。
优选的，所述马铃薯淀粉在所述蛋白溶液中的分散比为0.5-1g/10mL。
优选的，所述大豆分离蛋白是以脱脂豆粕为原料，经乙醇溶液浸提处理后再依次碱溶、酸沉、回调pH、透析和冻干制得。
优选的，所述大豆分离蛋白的制备方法包括以下步骤：
将脱脂豆粕粉碎并过80目筛，按料液比1g/5mL加入85％的乙醇溶液浸提，固液分离，沉淀按料液比1g/2mL加入90％的乙醇溶液进行二次醇洗，分离沉淀并干燥，研磨后按料液比1g/10mL分散在去离子水中，以2mol/L的NaOH溶液调节pH值至7.0，充分搅拌溶解，在4℃低温条件下，10000r/min高速离心30min，取上清液以2mol/L的HCl溶液调节pH值至4.5，低温高速离心弃去上清液，沉淀以去离子水溶解，以2mol/L的NaOH溶液调节pH值至7.0，充分搅拌溶解，离心除去不溶物，上清液透析48h，冻干制得。
优选的，所述溶菌酶纤维的制备方法包括以下步骤：
称取鸡蛋白源溶菌酶并溶解在pH值为2-3的HCl溶液中，得到浓度在10-20mg/mL的溶菌酶溶液，将所述溶菌酶溶液在55-60℃保温孵育水解12-24h，水解完成后加入氯化钠，充分搅拌混合后继续在55-60℃保温孵育1-2h，孵育完成后冷却，冻干后制得。
本发明的另一目的在于提供一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物，所述抗消化的淀粉大豆蛋白复合物由前述制备方法制备得到。
本发明的有益效果为：
本发明在淀粉蛋白复合物的基础上，以价廉易得的大豆分离蛋白为原料，加入溶菌酶纤维为蛋白改性组分，再与糊化淀粉复合后制得抗消化产物，通过复合大豆分离蛋白聚集体，调节复合物组分及加工条件，改变淀粉的多层次结构，调控淀粉的慢消化和抗消化特性，制备得到马铃薯淀粉-蛋白复合物的慢消化淀粉和抗性淀粉含量显著提升，赋予了马铃薯淀粉食品调控血糖水平的功能营养特性，本发明不仅功能工艺简单，还可以充分利用加工副产物豆粕，降低成本，保护环境并提高副产物利用率，同时能够显著提高慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)的含量，降低淀粉体外消化率。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是实施例1不同热处理时间制得的系列样品的峰强比(R1045/1022)柱状图；
图2是实施例2不同溶菌酶纤维掺量制得的系列样品的峰强比(R1045/1022)柱状图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物，其制备方法包括以下步骤：
(1)将脱脂豆粕粉碎30-60s，以80目筛筛去大颗粒，按料液比1g/5mL加入85％的乙醇溶液搅拌浸提1h，固液分离，沉淀按料液比1g/2mL加入90％的乙醇溶液进行二次醇洗，醇洗时间1h，分离沉淀并自然干燥48h，研磨后按料液比1g/10mL分散在去离子水中，以2mol/L的NaOH溶液调节pH值至7.0，充分搅拌溶解，在4℃低温条件下，10000r/min高速离心30min，取上清液以2mol/L的HCl溶液调节pH值至4.5，低温高速离心弃去上清液，沉淀以去离子水溶解，以2mol/L的NaOH溶液调节pH值至7.0，充分搅拌溶解，离心除去少量不溶物，上清液透析48h，冻干制得大豆分离蛋白冻干粉，冷藏保存备用；
(2)称取鸡蛋白源溶菌酶并溶解在pH值为2-3的HCl溶液中，得到浓度在20mg/mL的溶菌酶溶液，将所述溶菌酶溶液在55-60℃保温孵育水解14h，水解完成后加入氯化钠，充分搅拌混合后继续在55-60℃保温孵育1h，孵育完成后冷却，冻干后制得溶菌酶纤维；所述氯化钠添加量为所述鸡蛋白源溶菌酶质量的0.2％；
(3)将所述大豆分离蛋白冻干粉分散溶解在去离子水中，在室温下搅拌溶解1h，使蛋白浓度为20mg/mL，碱液调节pH至7，继续在室温下搅拌1h，4℃下，10000r/min低温高速离心30min，上清液过0.45μm滤膜，得到溶液A，加入溶菌酶纤维，封闭后在85℃水浴下分别加热0、2、8、16、24h，热处理完成后在冰水浴中冷却，得到蛋白溶液，记为SPLCcontrol、SPLC2、SPLC8、SPLC16、SPLC24，冷藏保存备用；所述溶菌酶纤维添加量为所述大豆分离蛋白冻干粉质量的8％；
(3)将10g马铃薯淀粉(Potato starch，PS)与100mL所述蛋白溶液混合，在沸水浴条件下搅拌至糊化完全，取出，密封处理后冷冻干燥2d，研磨过100目筛，密封低温储存，分别标记为：PS-SPLCcontrol、PS-SPLC2、PS-SPLC8、PS-SPLC16、PS-SPLC24。
实施例2
一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物，其制备方法包括以下步骤：
(1)大豆分离蛋白冻干粉的制备方法同实施例1；
(2)溶菌酶纤维的制备方法同实施例1；
(3)将所述大豆分离蛋白冻干粉分散溶解在去离子水中，在室温下搅拌溶解1h，使蛋白浓度为20mg/mL，碱液调节pH至7，继续在室温下搅拌1h，4℃下，10000r/min低温高速离心30min，上清液过0.45μm滤膜，得到溶液A，加入溶菌酶纤维，封闭后在85℃水浴下分别加热8h，热处理完成后在冰水浴中冷却，得到蛋白溶液，所述溶菌酶纤维添加量为所述大豆分离蛋白冻干粉质量的0％、4％、8％、12％、16％，分别记为SPLC0％、SPLC4％、SPLC8％、SPLC12％、SPLC16％，冷藏保存备用；
(4)将10g马铃薯淀粉(Potato starch，PS)与100mL所述蛋白溶液混合，在沸水浴条件下搅拌至糊化完全，取出，密封处理后冷冻干燥2d，研磨过100目筛，密封低温储存，分别标记为：PS-SPLC0％、PS-SPLC4％、PS-SPLC8％、PS-SPLC12％、PS-SPLC16％。
实验例
1、粘度性测试
将复合物悬浮在去离子水(6％，w/w)中，并使用MCR 702e进行分析，以未与蛋白溶液复合的马铃薯糊化淀粉(Potato starch，PS)为对照，记录了糊化温度(PT)和峰值、热糊粘度、冷糊粘度、分解粘度和回流粘度(PV、HV、CV、BD和SB)。
实施例1制得的PS-SPLC系列样品的测试结果见表1；
表1马铃薯淀粉及其与SPLC系列大豆分离蛋白聚集体复合物的粘度测定结果
随着SPLC制备过程中加热时间的延长，其PV呈下降趋势，表明SPLC能够降低淀粉的粘度，从热糊和冷糊粘度可以看出，PS-SPLC24的粘度低于PS-SPLC16，SPLC防止淀粉氢键的断裂，SPLC的加入降低了PS与水的结合能力，与PS相比，SPLC的BD和SB值降低，这些结果可以归因于SPLC增强了淀粉的热稳定性，降低了短期回生。
实施例2制得的PS-SPLC系列样品的测试结果见表2；
表2马铃薯淀粉及其与SPLC系列大豆分离蛋白聚集体复合物的粘度测定结果
随着溶菌酶纤维添加量的增加，使得马铃薯淀粉的PV值降低，这说明添加SPLC系列大豆分离蛋白聚集体会占领淀粉中的部分氢键断裂的位点，使淀粉不易与水结合，从而可以降低淀粉的峰值粘度。其原因可能是淀粉颗粒周围被蛋白质围绕，淀粉和蛋白质带相反电荷，通过静电作用相互吸引，导致淀粉的吸水速度变缓，降低淀粉颗粒分解率；复合物的HV、CV、BD和SB均呈现下降趋势，表明不同添加量的溶菌酶纤维素使得复合物体系热稳定性增加。
2、FTIR在1045cm-1和1022cm-1处的峰强度的比值
取少量PS-SPLC复合物样品在ATR模式下由FTIR光谱仪(德国布鲁克公司)进行测试，计算在1045cm-1和1022cm-1处的峰强度的比值(R1045/1022)，比值由OMNIC软件计算。
实施例1制得的PS-SPLC系列样品的测试结果参见附图1；
在FTIR谱图中，PS和PS-SPLC复合物的吸收峰位置没有明显偏移，说明SPLC通过非共价键与PS相互作用；1022cm-1和1045cm-1处的红外吸收分别对应淀粉的无定形结构和有序结晶结构，随着热处理时间的增加，R1045/1022值逐渐增大，表明SPLC的存在对提高淀粉短程有序结构的程度起到了至关重要的作用。此外，热处理时间较长的SPLC的R1045/1022值较高，说明热处理时间较长的SPLC与PS的络合能力较强。
实施例2制得的PS-SPLC系列样品的测试结果参见附图2；
与PS相比，复合物的R1047/1022高于PS的比值表明PS与复合物对比复合物的结构更加短程有序，形成更为紧密、热稳定性好的重结晶晶核，由于结构的紧密，可以阻碍淀粉酶与淀粉分子的结合，从而减缓消化的速率。
3、消化性测试
将复合物(50mg)加入到PBS中(15mL)在100℃水浴中蒸煮30min，然后用猪胰腺α-淀粉酶(2u/mL，1mL)在37℃温水浴中酶解PS-SPLC复合物(1mL)，在7、14、22、35、50、80、120、180、240和300min的不同时间间隔下取出PS-SPLC复合物(300μL)，立即加入0.6mL的0.5M碳酸钠溶液并混合以使酶失活。为了量化上清液中还原糖的浓度，用对羟基苯甲酸酰肼测定。
将淀粉(600mg，干基)与20mL的1M醋酸钠缓冲溶液(pH 5.2)涡旋充分混合5min，将样品在搅拌下煮沸30min，以避免淀粉结块，再将样品在水浴中(37℃)磁力搅拌30min，每支试管加入5mL由淀粉糖苷酶(40U)和猪胰蛋白酶(3×103USP)组成的酶混合物，在20min和120min的间隔，抽取0.25mL的样品，然后加入10mL 66％的乙醇(v/v)以中断酶的反应。使用GOPOD检测试剂盒来测量淀粉消化率。
实施例1制得的PS-SPLC系列样品的测试结果见表3；
表3马铃薯淀粉及其与SPLC系列大豆分离蛋白聚集体复合物的体外消化性测定结果
PS-SPLC复合物的k和C300低于PS，这表明PS-SPLC复合物在蒸煮过程中与SPLC之间发生了互作。与PS相比，PS-SPLC复合物的RDS较低，SDS明显较高，RS含量也略高。SPLC引起的消化率下降可以归结为以下几个方面。SPLC可以通过表面吸附或嵌入形成物理屏障，通过淀粉-蛋白质相互作用间接抑制淀粉消化率。在这项研究中，SPLC与PS显示出强的疏水和静电相互作用，导致消化率显著降低。氢键增强了SPLC中淀粉的-OH基团和极性残基之间的亲水作用。此外，在蒸煮期间，SPLC的疏水氨基酸被暴露出来，促进疏水的PS-SPLC相互作用。另外，在SPLC和PS的混合物中，SPLC的高长径比呈现出较大的蛋白质表面，有利于淀粉颗粒的粘附。因此，SPLC有更多的机会与淀粉分子相互作用。而SPLC的存在使得淀粉酶/淀粉糖苷酶的攻击被阻止，可能导致k和C300值的明显降低。
实施例2制得的PS-SPLC系列样品的测试结果见表4；
表4马铃薯淀粉及其与SPLC系列大豆分离蛋白聚集体复合物的体外消化性测定结果
随着SPLC的加入与PS相对比k和C300下降，RDS含量明显降低，RS、SDS含量显著增高。PS经高温糊化，淀粉颗粒结构被破坏，与淀粉酶反应位点暴露，因而更容易发生酶解反应。而PS与SPLC复合后，蛋白聚集态粘合在淀粉颗粒的表面，进而降低淀粉酶对淀粉的接触和酶解反应的发生，抑制了酶对淀粉的催化酶解能力。且蛋白会与淀粉分子形成更加有序的分子结构，影响淀粉葡萄糖苷酶的进一步水解，使得水解过程变慢，显示出较低消化性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将大豆分离蛋白分散溶解在去离子水中，碱液调节pH至7-8，搅拌1-60min，低温高速离心，上清液过0.45μm滤膜，得到溶液A，加入溶菌酶纤维，封闭后在70-90℃水浴下保温热处理1-24h，热处理完成后在冰水浴中冷却，得到蛋白溶液，冷藏备用；
(2)将所述蛋白溶液与糊化的马铃薯淀粉混合，或与马铃薯淀粉共糊化，冷却后冻干、粉磨制得。
2.根据权利要求1所述的一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物的制备方法，其特征在于，所述大豆分离蛋白的溶解浓度为10-20mg/mL。
3.根据权利要求2所述的一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物的制备方法，其特征在于，所述马铃薯淀粉在所述蛋白溶液中的分散比为0.5-1g/10mL。
4.根据权利要求1所述的一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物的制备方法，其特征在于，所述大豆分离蛋白是以脱脂豆粕为原料，经乙醇溶液浸提处理后再依次碱溶、酸沉、回调pH、透析和冻干制得。
5.根据权利要求1所述的一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物的制备方法，其特征在于，所述大豆分离蛋白的制备方法包括以下步骤：
将脱脂豆粕粉碎并过80目筛，按料液比1g/5mL加入85％的乙醇溶液浸提，固液分离，沉淀按料液比1g/2mL加入90％的乙醇溶液进行二次醇洗，分离沉淀并干燥，研磨后按料液比1g/10mL分散在去离子水中，以2mol/L的NaOH溶液调节pH值至7.0，充分搅拌溶解，在4℃低温条件下，10000r/min高速离心30min，取上清液以2mol/L的HCl溶液调节pH值至4.5，低温高速离心弃去上清液，沉淀以去离子水溶解，以2mol/L的NaOH溶液调节pH值至7.0，充分搅拌溶解，离心除去不溶物，上清液透析48h，冻干制得。
6.根据权利要求1所述的一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物的制备方法，其特征在于，所述溶菌酶纤维的制备方法包括以下步骤：
称取鸡蛋白源溶菌酶并溶解在pH值为2-3的HCl溶液中，得到浓度在10-20mg/mL的溶菌酶溶液，将所述溶菌酶溶液在55-60℃保温孵育水解12-24h，水解完成后加入氯化钠，充分搅拌混合后继续在55-60℃保温孵育1-2h，孵育完成后冷却，冻干后制得。
7.一种抗消化的淀粉大豆蛋白复合物，其特征在于，由权利要求1-6之一所述的制备方法制备得到。
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